(57)【要約】【課題】情報の高転送レートを実現することができる光情報再生装置及び方法、並びに光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ１２からの出力光を光学素子１４により、１の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替え、集光スポットの形状に応じて半導体レーザ１２の照射出力を制御する。そして、略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光素子２８により光ディスク１１から集光スポットの形状に応じた反射光を受光し、この反射光に基づいて誤差信号及び／又は再生信号を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源と、
上記レーザ光源の出力光を、１の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、
上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、
上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された複数の受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段と、
上記光検出手段により受光した反射光に基づいて誤差信号及び／又は再生信号を生成する信号生成手段と
を備えることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項２】
上記集光スポット形状制御手段は、上記光情報記録媒体に信号を記録する際には略円形状の集光スポットに切り替え、上記光情報記録媒体から信号を再生する際には略円形又は略線状の集光スポットに切り替えることを特徴とする請求項１記載の光情報再生装置。
【請求項３】
上記光検出手段は、情報トラックの間隔に対して少なくとも２倍以上の素子密度を有することを特徴とする請求項１記載の光情報再生装置。
【請求項４】
上記集光スポット形状制御手段は、１次元方向の集光特性を有する液晶素子、又は液体状の透明材料を封入した可変焦点レンズにより、上記集光スポットの形状を切り替えることを特徴とする請求項１記載の光情報再生装置。
【請求項５】
上記集光スポット形状制御手段は、照明光束に対して１次元方向に開口制限を加える液晶素子、又はアパーチャー素子により、上記集光スポットの形状を切り替えることを特徴とする請求項１記載の光情報再生装置。
【請求項６】
上記集光スポット形状制御手段は、信号再生の際、照射する情報トラック数に応じて上記略線状の集光スポットの形状の上記情報トラックが横断する方向の長さを制御することを特徴とする請求項１記載の光情報再生装置。
【請求項７】
上記１次元方向の集光特性を有する液晶素子、又は液体状の透明材料を封入した可変焦点レンズは、上記情報トラックを追従する対物レンズの移動に対して所定の位置関係を保つように上記対物レンズと一体化して駆動することを特徴とする請求項４記載の光情報再生装置。
【請求項８】
上記照明光束に対して１次元方向に開口制限を加える液晶素子、又はアパーチャー素子は、上記光情報記録媒体からの反射光に対して開口制限が加わらない位置に配置されていることを特徴とする請求項５記載の光情報再生装置。
【請求項９】
上記信号生成手段は、上記集光スポットが略線状の場合、少なくとも３つの情報トラックからの再生信号に基づいてトラック誤差信号を生成することを特徴とする請求項１記載の光情報再生装置。
【請求項１０】
上記信号生成手段は、上記集光スポットが略線状の場合、上記集光スポットが照明された情報トラック上の信号ピット位置に基づいて再生信号をサンプリングし、トラック誤差信号を生成することを特徴とする請求項１記載の光情報再生装置。
【請求項１１】
上記信号生成手段は、上記集光スポットが略線状の場合、上記集光スポットが照明された情報トラック上の中央に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件、又は上記集光スポットが照明された情報トラック上の中央に信号ピットが存在し、且つ、両脇の少なくとも何れかには信号ピットが存在しない条件を検出して再生信号をサンプリングし、トラック誤差信号を生成することを特徴とする請求項１０記載の光情報再生装置。
【請求項１２】
光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源の出力光を、１の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御工程と、
上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御工程と、
上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域により、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出工程と、
上記光検出工程により受光した反射光に基づいて誤差信号及び／又は再生信号を生成する信号生成工程と
を有することを特徴とする光情報再生方法。
【請求項１３】
光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源と、
上記レーザ光源の出力光を、１の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、
上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、
上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段と
を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク状記録媒体に光スポットを照明して、ディスク状記録媒体に記録された情報を再生する光情報再生装置及び方法、並びに光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ディスク記録再生装置は、対物レンズによって集光された単一のスポットによって、光ディスク上に予め形成された情報トラックを照明し、信号記録、及び信号再生を行う。通常、情報トラックは光ディスクの最内周部から外周に向かって、或いは最外周部から内周に向かってらせん状に形成されているため、光ディスク記録再生装置がトラックへの追従制御を施すことにより、信号を逐次的に書き込み、或いは読み出すこととなる。
【０００３】
光ディスクの読み取り、及び書き込みの情報転送レートを向上する公知の方法として、ディスクの回転速度を高めることがある。一方、ポリカーボネート材料を用いた光ディスク基板は、安全性の観点から凡そ１００００ｒｐｍが回転数の上限と考えられており、基準転送レート（標準速度）と比較したディスク最外周での転送速度は、ＣＤ（Compact Disc）では５０倍速程度、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）では１６倍速程度、ＢＤ（Blu-ray Disc）では１２倍速程度が実現可能な上限となる。また、同一の回転数における情報転送レートはビット密度（線記録密度）に応じて高くなり、例えば、２５ＧＢ（Giga Byte）の容量を有するＢＤを１００００ｒｐｍの回転数により記録・再生した場合、ディスク外周部において約４３０Ｍｂｐｓの転送レートが実現することができる。
【０００４】
しかしながら、光ディスクの高回転化は、焦点制御やトラック制御の広帯域化を必要とし、さらにＢＤにおいては、光源の短波長化や対物レンズの高開口数化によってもたらされた記録密度の向上に伴って、一層の高精度制御が要求されることとなる。また、ディスク最内周においては実現可能な転送レートが低くなり、ＢＤの場合、その値は１８０Ｍｂｐｓ程度に制限されてしまう。
【０００５】
光ディスク再生装置の情報転送レートを向上する手法として、ディスク回転速度を高める上記手法の他、複数のビームを同時に照射することで、複数トラックの情報を並列に読み取る手法が提案されている。
【０００６】
例えば、特許第２６６７９９８号公報（以下、特許文献１という。）には、複数のスポットを光ディスク媒体上に照射する方法として、マルチビーム半導体レーザを光源として用いた光ディスク装置が報告されている。また、特表２００２−５０４７３４（以下、特許文献２という。）には、単一の半導体レーザを光源とし、回折素子を組み合わせることで複数の回折次数より生じるそれぞれのビームを集光して、光ディスク媒体上に複数の照明スポットを形成する手法が提案されている。
【０００７】
また、例えば、特開平０４−１２３３３１号公報（以下、特許文献３という。）には、単一の集光スポットを用いて複数の情報トラックを同時に読み取る手法として、半導体レーザとシリンドリカルレンズを組み合わせることで線状ビームを形成して信号読み出しを行う手法が記載されている。また、特開平０８−２４９７２０号公報（以下、特許文献４という。）には、広範囲照明光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた手法が提案されている。
【０００８】
また、特開平０２−１８３４３０号公報（以下、特許文献５）においては、凹型のシリンドリカルレンズと凸型のシリンドリカルレンズを組み合わせ、両者の位置関係を変化させることで長円形のビーム形状を得る手法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特許第２６６７９９８号公報
【特許文献２】特表２００２−５０４７３４号公報
【特許文献３】特開平０４−１２３３３１号公報
【特許文献４】特開平０８−２４９７２０号公報
【特許文献５】特開平０２−１８３４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１及び上記特許文献２に記載された複数の集光スポットを形成する手法は、単一信号層のみを有するＣＤにおいては有効な手法と考えられるものの、２つ以上の信号層が存在することを前提としたＤＶＤやＢＤにおいては、複数の照明光が他の信号層で反射することによって生じる不要な反射光（層間迷光）の影響を受けるため、サーボ誤差信号や再生信号の劣化が懸念される。とりわけ、ＢＤに関しては、８層化までの拡張性が期待されており、多数の信号層における反射光が複雑に干渉して甚大な影響を与えかねない。
【００１１】
また、上記特許文献３及び上記特許文献４に記載されたいずれの手法も信号読み取り時の高転送レート化を図ったものであるが、信号記録との両立を実現するものとなっていない。
【００１２】
また、上記特許文献５には、具体的な信号処理方法やサーボ誤差信号の検出方法が記載されていないため、上記特許文献５の技術では、情報トラックの追従に伴い対物レンズを移動することができず、複数の情報トラックから同時に信号を読み取ることが困難である。
【００１３】
本発明は、これらの問題点を鑑みてなされたものであり、情報の高転送レートを実現することができる光情報再生装置及び方法、並びに光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明に係る光情報再生装置は、光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源と、上記レーザ光源の出力光を、１の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段と、上記光検出手段により受光した反射光に基づいて誤差信号及び／又は再生信号を生成する信号生成手段とを備えることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係る光情報再生方法は、光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源の出力光を、１の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御工程と、上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御工程と、上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域により、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出工程と、上記光検出工程により受光した反射光に基づいて誤差信号及び／又は再生信号を生成する信号生成工程とを有することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、光情報記録媒体の情報トラックを照射するためのレーザ光源と、上記レーザ光源の出力光を、１の情報トラックを照射する略円形状の集光スポット又は複数の情報トラックを照射する略線状の集光スポットに切り替える集光スポット形状制御手段と、上記集光スポットの形状に応じて上記レーザ光源の照射出力を制御する出力制御手段と、上記略線状の集光スポットに対応する方向に分割された受光領域を有し、上記光情報記録媒体から上記集光スポットの形状に応じた反射光を受光する光検出手段とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、再生時に複数の情報トラックを同時に読み取ることができるため、例えば３トラックを並列再生した場合、ディスク最外周部において最大で１Ｇｂｐｓを超える高転送レートを実現することができる。また、集光スポットの形状を切り替える際、光情報記録媒体上への照射出力を制御することで、Ｓ／Ｎの低下を防ぐことができる。また、光情報記録媒体の回転速度を低く保つことができるため、消費電力を低減することができる。また、多層の光情報記録媒体において複数の集光スポットを同時に照射した場合に懸念される層間干渉起因の信号劣化を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明を適用した光学系の一例を示す図である。なお、本例では、情報を記録再生する光ディスク１１としてＢＤ（Blu-ray Disc）を用いて説明するが、これに限られるものではない。
【００１９】
光学系には、半導体レーザ１２と、コリメータレンズ１３と、開口制限を与える光学素子１４と、１／２波長板１５と、偏光ビームスプリッタ１６と、集光レンズ１７と、発光出力検出用受光素子１８と、球面収差を補正する補正素子１９と、１／４波長板２０と、対物レンズ２１とが備えられている。
【００２０】
また、この光学系には、１／２波長板２２と、偏光ビームスプリッタ２３と、集光レンズ２４と、マルチレンズ２５と、サーボ誤差信号検出用受光素子２６と、集光レンズ２７と、受光素子２８とが備えられている。
【００２１】
この光学系において、光学素子１４には、液晶材料を封入した開口制限素子を適用することが好ましい。例えば、図２に示すように、駆動電圧に応じて開口制限の動作・非動作を切り替えることにより、光ディスク１１を照明する集光スポットの大きさを制御する。この光学素子１４は、図２（Ａ）に示す電極１４１から１４２に対して一様な電圧を印加することにより、図２（Ｂ）に示す遮光領域１４３が形成され、情報トラックを横断する方向に対して、開口制限を与える。
【００２２】
対物レンズ２１の開口数をＮＡ、波長をλとすると、光ディスク上の集光スポットの直径ｄは、（１）式により求めることができる。
【００２３】
【数１】
2007066492.tif 000003
【００２４】
したがって、例えば、λ＝４０５ｎｍの光を出射する半導体レーザ１２と、ＮＡ＝０．８５の対物レンズ２１が用いられた場合、スポットの直径は０．４８μｍとなる。ここで、開口制限素子によって情報トラックを横断する方向に１／５の開口制限を加えると、（１）式におけるＮＡの値は等価的に１／５に減少し、スポットサイズは同方向に約５倍の長さ（約２．４μｍ）を有する線状照明となる。ＢＤにおいては、情報トラック間隔が０．３２μｍと規定されているため、この線状照明によって、複数の情報トラックを同時に照明することができる。
【００２５】
また、補正素子１９には、例えば、M. Iwasaki, M. Ogasawara, and S. Ohtaki, “A New Liquid Crystal Panel for Spherical Aberration Compensation,” Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting, Santa Fe, pp. 103〜105（2001）に記載されているように、液晶位相板を用いることができる。この液晶位相板は、図３に示すように直径が異なる同心円状の電極（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を有し、ＢＤのカバー層（光透過保護膜層）の厚さの違いによって発生する球面収差の補正量とほぼ等価な波面を各電極への印加電圧に応じて発生することができる。なお、上述した液晶位相板に限らず、エキスパンダーレンズやコリメータ移動によって球面収差の補正を行うようにしてもよい。
【００２６】
光源である青紫色の半導体レーザ１２の出射光は、コリメータレンズ１３によって平行光となった後、１次元方向に開口制限を与える光学素子１４及び１／２波長板１５を通過し、偏光ビームスプリッタ１６に導かれる。
【００２７】
光学素子１４を通過した光の一部は、偏光ビームスプリッタ１６によって反射された後、集光レンズ１７により発光出力検出用受光素子１８へと導かれる。この発光出力検出用受光素子１８への入射光量は１／２波長板１５を回転することにより調整される。そして、半導体レーザ１２からの出力は、この発光出力検出用受光素子１８への入射光量に基づいて後述する自動発光出力値制御（ＡＰＣ）回路によって制御される。
【００２８】
一方、偏光ビームスプリッタ１６を透過した光は、補正素子１９により球面収差が補正される。さらに、１／４波長板２０により半導体レーザ１２の直線偏光を円偏光に変更し、対物レンズ２１を介して光ディスク１１上の情報トラックを照明する。
【００２９】
光ディスク１１からの反射光は、ビームスプリッタ１６で反射された後、検出光路へと導かれる。この検出光路は、１／２波長板２２を介した偏光ビームスプリッタ２３により２つの光路に分割される。一方の光路は集光レンズ２４、マルチレンズ２５を経由してサーボ誤差信号検出用受光素子２６へ導き、他方の光路は集光レンズ２７を経由して受光素子２８へ導く。
【００３０】
次に、サーボ誤差信号検出用受光素子２６や受光素子２８にて受光した信号の処理について説明する。なお、これらの処理は、後述する信号処理回路により行われる。また、ここでは、焦点誤差信号（ＦＥＳ）を求めるのに非点収差法を用いることとし、トラック誤差信号（ＴＥＳ）を求めるのにプッシュプル法（ＰＰ）や位相差法（ＤＰＤ）を用いることとして説明する。
【００３１】
サーボ誤差信号検出用受光素子２６は、例えば、図４に示すように、８分割された受光領域Ａ〜Ｈを有する受光素子で構成されている。この受光素子で入射された光は、各受光領域Ａ〜Ｈで光電変換され信号Ａ〜Ｈとなる。この受光素子で受光するスポットは、合焦時に円形ａ、それ以外では楕円形ｂの強度分布を示すため、各受光領域Ａ〜Ｈの合焦時の演算結果はゼロレベルとなる。このように、サーボ誤差信号検出用受光素子２６は、いわゆる、Ｓ字誤差信号を出力する。
【００３２】
略円形状の焦光スポットの場合、信号処理回路は、サーボ誤差信号検出用受光素子２６により（２）式により焦点誤差信号（ＦＥＳ）を得ることができる。なお、括弧内のｃは集光スポットが略円形であることを表している。
【００３３】
【数２】
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【００３４】
また、トラック誤差信号（ＴＥＳ）を求める場合、記録型ディスクの場合にはプッシュプル法（ＰＰ）が用いられ、また、予め情報ピット列が形成された再生専用光ディスク（ＲＯＭ）の場合には、主として位相差法（ＤＰＤ）が用いられ、それぞれ以下のように算出される。なお、（３）式においてｋは係数を、（４）式においてφは信号位相の演算子を表している。
【００３５】
【数３】
2007066492.tif 000005
【００３６】
また、受光素子２８は、例えば、図５に示すように２８分割の受光領域Ｉ〜Ｔ、Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８で構成され、受光することにより各受光領域から信号Ｉ〜Ｔ、Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８を出力する。この受光素子は、例えば信号トラックＢを略円形の集光スポットａが照射している場合、その反射光を受光領域Ｉ〜Ｔで受光するように構成されており、再生信号（ＲＦ）は（５）式のようにＩからＴまでの出力信号を加算することにより得られる。
【００３７】
【数４】
2007066492.tif 000006
【００３８】
なお、再生信号（ＲＦ）は、図４に示す８分割の受光素子を用いた場合、（６）式より得ることができる。
【００３９】
【数５】
2007066492.tif 000007
【００４０】
続いて、光学素子１４を動作させ、略線状の集光スポットが光ディスク上に照射される場合について説明する。図６は、３つの情報トラックを同時に照明した場合のスポット形状と、それに対応する多分割検出素子との関係を示している。この受光素子は、図５で説明した受光素子と同様な構成である。
【００４１】
光学素子１４によって横長の略線状の集光スポットｂとなり、３つの信号トラックＡ〜Ｃを照明した場合、焦点誤差信号（ＦＥＳ）は、サーボ誤差信号検出光路で受光された信号に基づいて、（７）式より得ることができる。なお、括弧内のｌは集光スポットが略線状であることを表している。
【００４２】
【数６】
2007066492.tif 000008
【００４３】
この（７）式によって得られる非点収差方式の焦点誤差信号（ＦＥＳ１）は、光学素子１４の動作で加わる非点収差によって若干のオフセットを伴った信号となる。信号再生時にはこのオフセット量を補正して焦点制御を施すことで、正確な焦点制御が可能となる。
【００４４】
また、プッシュプル法により、図４に示す８分割の受光素子を用いてトラック誤差信号（ＴＥＳ）を求める場合は、（８）式により求めることができる。なお、（８）式においてｌは係数を表している。
【００４５】
【数７】
2007066492.tif 000009
【００４６】
また、図６に示す２８分割の受光素子を用いた場合は、（９）式により求めることができる。なお、（９）式においてｍは係数を表している。
【００４７】
【数８】
2007066492.tif 000010
【００４８】
また、誤差信号の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。なお、（９’）式においてｎは係数を表している。
【００４９】
【数９】
2007066492.tif 000011
【００５０】
また、位相差法によりトラック誤差信号（ＴＥＳ）を求める場合、図４又は図６に示す受光素子を用いて次式により求めることができる。
【００５１】
【数１０】
2007066492.tif 000012
【００５２】
また、再生信号は、照明されたＡ，Ｂ，Ｃの３つの情報トラックから、以下の演算により出力される。
【００５３】
【数１１】
2007066492.tif 000013
【００５４】
また、再生信号の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。
【００５５】
【数１２】
2007066492.tif 000014
【００５６】
このように複数の情報トラックを同時に読み取る場合、再生信号を逐次的に復調するためのデータ列の並び替えが必要である。この場合、特開平０６−８９４４０号公報や特表２００２−５２５７７０号公報等に記載されているように、読み出した信号を一時的にバッファーメモリ等に蓄積した後にデータ列の並び替えを行うことで、容易に複数の情報トラックの再生を行うことができる。
【００５７】
次に、光学素子１４への電圧印加を停止して略円形の集光スポットを形成し、若しくは全ての電極に対して同一振幅の駆動電圧を印加して略円形の集光スポットを形成し、光ディスク１１に信号を記録する場合、又は集光スポットを略線状に広げて複数の情報トラックを照明する場合における半導体レーザ１２の出力制御について説明する。
【００５８】
図７は、半導体レーザ１２の出力値制御を行う出力制御回路のブロック図である。この出力制御回路は、変調信号を解析するマーク＆スペース長判定部３１と、ＲＡＭ３２と、半導体レーザ１２の照射出力を制御する半導体レーザ駆動部３３と各種信号が入力される入力端子３０１〜３０６を備えている。
【００５９】
マーク＆スペース長判定部３１は、入力端子３０１から入力された変調信号の長さを入力端子３０２から入力されたチャンネルクロック同期で検出し、検出結果をＲＡＭ（Random Access Memory）３２に出力する。チャンネルクロックと共に与えられる変調信号は、ＢＤでは１７ＰＰ変調方式で符号化されたＮＲＺＩ（Non Return-to-Zero Inverse）信号として供給され、マーク部では、その長さに相当する時間分だけＨｉｇｈとなり、スペース部では、その長さに相当する時間分だけＬｏｗとなる。
【００６０】
ＲＡＭ３２には、記録マーク長と直前のスペース長、及び直後のスペース長に応じた記録パルス生成タイミングが予め格納されている。これにより、任意の組み合わせに応じてパルスを生成し、半導体レーザ１２の出力を制御することが可能となる。また、記録パルス生成タイミングは、光ディスク１１内の所定位置に予め格納されている媒体情報を読み込むことにより更新される。
【００６１】
ＲＡＭ３２からの出力は、例えばピークレベル（Ｐｗ）、バイアスレベル（Ｐｂ）、冷却レベル（Ｐｃ）の３出力値であり、これに相当する３つの駆動信号は半導体レーザ駆動部３３に供給される。
【００６２】
半導体レーザ駆動部３３は、高速スイッチング回路３３ａと、駆動電流生成回路３３ｂと、ＡＰＣ回路３３ｃとから構成され、上記３つの駆動信号に応じて、記録パルスの照射パワーを任意に制御する。これにより、記録時には高出力のレーザ光を光ディスク１１にパルス状に照射することができる。
【００６３】
信号再生時は開口制限型の光学素子１４に対して駆動電圧を印加することにより、所望の照射ビーム幅の集光スポットが形成される。ＡＰＣ回路部３３ｃは、入力端子３０６を介して得られる発光値モニター用の発光出力検出用素子１８からの信号に基づいて、光ディスク１１上の照射パワーを任意の値にし、半導体レーザ１２の照射出力を制御する。
【００６４】
ビーム幅を広げた場合には個々の情報トラックを照明する光強度が低下し、読み取り信号のＳ／Ｎを低下させる恐れが生じるため、複数の情報トラックから同時に信号を読み出す際には、単一照射面積あたりの盤面再生パワーがほぼ等しくなるように制御する。具体的には入力端子３０３〜３０５から入力される、記録、再生、ＯＦＦといったモード信号（Mode 0〜Mode 2）や、読み取り時における集光スポットの形状に応じて切り替えることにより、それぞれの場合において最適な発光値を出力する。
【００６５】
このように本発明は、集光スポットの形状を変化させることにより、信号再生時の転送レートを飛躍的に高めることができる。例えば、光ディスク１１の基板材料として用いられているポリカーボネート材料の場合、安全性の観点から１００００ｒｐｍ程度がディスク回転数の上限と考えられており、単一の集光スポットによる信号再生では、ＢＤ装置でも平均で３００Ｍｂｐｓ程度の信号転送レートしか実現できないが、本発明によれば、再生時に複数の情報トラックを同時に読み取ることができるため、例えば３トラックを並列再生した場合、ディスク最外周部においては最大で１Ｇｂｐｓを超える転送レートを実現することができる。
【００６６】
また、本発明は、単一の半導体レーザ１２を光源として用い、開口制限型の光学素子を搭載することで、単一の情報トラックを記録再生するための略円形の集光スポットと、複数の情報トラックを同時に照明する略線状の集光スポットとを任意に切り替えることができるため、同一の転送レートを実現する場合、光ディスク１１の回転速度を低く保つことができ、例えば再生用途を主とするモバイル機器の消費電力を低減することができる。
【００６７】
また、多層の光ディスク１１に複数の集光スポットを同時に照射した場合に懸念される層間干渉起因の信号劣化を回避し、多層の光ディスク１１の再生転送レートを効果的に高めることができる。
【００６８】
また、集光スポットの形状を切り替えた際、光ディスク上の単位面積あたりの照射出力がほぼ同一となるように半導体レーザの発光出力値を制御することで、複数トラックを同時に照明して信号を読み取る場合でも、Ｓ／Ｎの低下を防ぎ、良好な信号再生を行うことができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、開口制限型の光学素子１４を用いたが、１次元方向の集光特性を有する液晶素子を用いることができる。この液晶素子は、例えば図８に示すような直線状の電極パターン（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を有し、各電極間には、高抵抗特性及び光透過性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜が配されている。電極に対して駆動電圧を印加しない場合、又は全ての電極に対して同一の駆動電圧を与えた場合、この液晶素子は入射平行光をそのまま出力する。一方、各電極に対して適切な異なる電圧振幅を与えると、出射波面には印加電圧に応じた位相分布を生じ、一方向（本例においては水平方向）に緩やかな収束光、又は発散光を出力する。
【００７０】
このような液晶素子を用いた場合、特開平０４−１２３３３１号公報に記載された、略長円形状のスポットサイズより焦点誤差信号（ＦＥＳ）を求める手法を適用することができる。なお、式（１５）、（１５’）において、α、βは係数を表している。
【００７１】
【数１３】
2007066492.tif 000015
【００７２】
また、焦点誤差信号（ＦＥＳ）の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。
【００７３】
【数１４】
2007066492.tif 000016
【００７４】
また、１次元方向の集光特性を有する光学素子として、S. Kuiper, B. H. W. Hendriks, “Variable-Focus Liquid Lens for Miniature Cameras,” Appl. Phys. Lett., Vol. 85, pp. 1128〜1130（2004））において報告されている可変焦点レンズを用いてもよい。この場合、情報トラックへの追従に伴う対物レンズ２１移動に対して常に同一の位置関係を保つように、対物レンズ２１と一体化して駆動することが好ましく、例えば補正素子１９と１／４波長板２０の間に配置することが好ましい。
【００７５】
さらに、トラックを横断する方向に集光パワーを有するマルチレンズや開口制限を加えるアパーチャー等の光学部品を可動ステージに搭載してステッピングモーター等で駆動する構成などによって、１次元方向の集光特性を実現するようにしてもよい。
【００７６】
また、本実施の形態では、複数の情報トラックから再生信号を同時に読み出すための受光素子として、トラック密度に対して４倍の素子密度を有する２８分割の受光素子を用いることとしたが、これに限るものではない。受光素子は、情報トラックを横断する方向に対して２倍以上の素子密度を有していればよく、例えば６倍、８倍といった高い密度を有する受光素子を用いることとしてもよい。また、３トラックを上回る複数の情報トラックを同時に読み出すために、液晶素子に印加する電圧を変化させて、より広い範囲を照明し、これに対応する情報トラックからの信号を全て受光可能とする多分割の受光素子を用いることとしてもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態では、トラック誤差信号（ＴＥＳ）を求めるのに、プッシュプル法（ＰＰ）や位相差法（ＤＰＤ）を用いることとして説明したが、予め情報ピット列が形成された再生専用光ディスク（ＲＯＭ）の場合には、３トラック法（３ＴＲ）を用いてもよい。この３トラック法（３ＴＲ）によるトラック誤差信号（ＴＥＳ）は、後述する信号処理回路によって生成することができる。
【００７８】
略線状のスポットにより複数の情報トラックを照明する光学系においては、略円形での照明とは異なり、クロストークによる隣接トラックからの信号漏れこみを受けやすい。したがって、安定なトラック誤差信号（ＴＥＳ）を得るためには、隣接トラック上の信号の有無を判定して、例えば、中央の情報トラック（Ｔｒ２）に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の情報トラック（Ｔｒ１、Ｔｒ３）の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件を検出して再生信号をサンプリングすることが望ましい。これにより、隣接トラックからの影響を軽減することができる。
【００７９】
３トラック法（３ＴＲ）によるトラック誤差信号（ＴＥＳ）は、例えば、図６に示すような２８分割の受光領域Ｉ〜Ｔ、Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８で構成され、受光することにより各受光領域から信号Ｉ〜Ｔ、Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８が出力される場合、以下の演算を施すことで生成することができる。
【００８０】
【数１５】
2007066492.tif 000017
【００８１】
また、誤差信号の検出範囲を変更して、（１７）式〜（１９）式により算出してもよい。
【００８２】
【数１６】
2007066492.tif 000018
【００８３】
また、同様に中央の情報トラック（Ｔｒ２）に信号ピットが存在し、且つ、両脇の情報トラック（Ｔｒ１、Ｔｒ３）の少なくとも何れかには信号ピットが存在しない条件を検出して再生信号をサンプリングすることで、プッシュプル方式のトラック誤差信号を算出することもできる。
【００８４】
【数１７】
2007066492.tif 000019
【００８５】
また、誤差信号の検出範囲を変更して、（２１）式により算出してもよい。
【００８６】
【数１８】
2007066492.tif 000020
【００８７】
光ディスクの再生信号ＲＦ１〜ＲＦ３は、（１４）式〜（１６）式、又は（１４’）式〜（１６’）式と同様に、３つの情報トラックから、以下の演算により出力される。
【００８８】
【数１９】
2007066492.tif 000021
【００８９】
また、再生信号の検出範囲を変更して、次式により算出してもよい。
【００９０】
【数２０】
2007066492.tif 000022
【００９１】
続いて、上述した演算を行う信号処理回路について、図９に示すブロック図を参照して説明する。信号処理回路は、図４に示す８分割の受光素子から出力された信号Ａ〜Ｈを入力する端子４０１〜４０８と、加算アンプ４１、４２と、差動アンプ４３とを備えている。例えば、図９に示すような構成例によれば、（７）式によって得られる、焦点誤差信号（ＦＥＳ）を算出することができる。
【００９２】
また、信号処理回路は、図６に示す２８分割の受光素子から出力された信号Ｉ〜Ｓを入力する端子４０９〜４２０と、加算アンプ４４、４５と、サンプルホールド回路（ＳＨ）４６、４７と、差動アンプ４８と、３つの情報トラックからの再生信号ＲＦ１〜ＲＦ３を入力する端子４２１〜４２３と、イコライザ（ＥＱ）４９〜５１と、レベル・コンパレータ（ＬＣ）５２〜５４と、論理演算回路（ＦＰＧＡ）５５とを備えている。
【００９３】
３つの情報トラックの再生信号（ＲＦ１（ｌ）〜ＲＦ３（ｌ））は、イコライザ（ＥＱ１４９〜ＥＱ３ ５１）により波形等化処理が施される。波形等化後の再生信号は、図示せぬ復号回路（例えば、PRML Detector）に出力されて復号されるとともに、レベル・コンパレータ（ＬＣ１ ５２〜ＬＣ３ ５４）により２値化され、ピットの有無が判定される。２値化処理後の信号は、論理演算回路５５に入力され、例えば、中央の情報トラック（Ｔｒ２）に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の情報トラック（Ｔｒ１、Ｔｒ３）の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件を検出する。
【００９４】
ＢＤ−ＲＯＭにおいては信号ピット部で反射率が低下するため、２値化後の出力信号（１０１〜１０３）がHigh Levelとなっている場合には、対応するそれぞれの受光素子上にピットが存在せず、また、Low Levelとなっている場合には、ピットが存在する。
【００９５】
したがって、例えば、中央の情報トラック（Ｔｒ２）に信号ピットが存在せず、且つ、両脇の情報トラック（Ｔｒ１、Ｔｒ３）の少なくとも何れかには信号ピットが存在する条件とは、上記２値化後の出力信号１０１〜１０３のうち、出力信号１０２がHigh、出力信号１０１と出力信号１０３の何れか、或いはその両方がLowであることに対応する。
【００９６】
つまり、３トラック法（３ＴＲ）によるトラック誤差信号（ＴＥＳ）は、このような条件下において、サンプルホールド回路（ＳＨ１）４６、（ＳＨ２）４７を用いて、例えば、（１６）式のＴＥＳ＿３ＴＲ１（ｌ）における右辺の括弧内に記述された信号（Ｉ＋Ｌ＋Ｍ＋Ｐ＋Ｑ＋Ｔ、及びＪ＋Ｋ＋Ｎ＋Ｏ＋Ｒ＋Ｓ）をそれぞれサンプリングし、その他の条件では各信号をホールドすることによって、隣接するトラックからの影響を軽減して生成することができる。
【００９７】
また、Ｔｒ１に情報ピットが存在する場合（すなわち、出力信号１０１がLow、出力信号１０２がHigh）と、Ｔｒ３に情報ピットが存在する場合（すなわち、出力信号１０２がHigh、出力信号１０３がLow）とを独立に判定し、サンプリングパルス１０４、１０５を印加することが好ましい。また、サンプリング位置を最適化するため、一般的に、２値化後の出力信号１０１〜１０３をＦＰＧＡ等の論理演算回路５５に入力し、サンプリングパルス１０４、１０５の位置と時間幅を最適化することが好ましい。
【００９８】
図１０は、中央トラックにはピットがなく、且つ両脇のトラックのいずれかにはピットが存在する条件で再生信号をサンプリングし、（１６）式の演算によるトラック誤差信号（ＴＥＳ）を測定したものである。ここで、信号１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、それぞれ再生信号ＲＦ２、サンプリング信号、トラック誤差信号（ＴＥＳ）である。また、図１０（ｂ）には、図１０（ａ）の測定結果の１０００倍分の時間長の波形が記録されている。
【００９９】
また、図１１は、中央トラックにはピットが存在し、両脇のトラックのいずれかにはピットが存在しない条件で再生信号をサンプリングし、（２０）式の演算によるトラック誤差信号（ＴＥＳ）を測定したものである。ここで、信号１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、それぞれ再生信号ＲＦ２、サンプリング信号、トラック誤差信号（ＴＥＳ）である。また、図１１（ｂ）には、図１１（ａ）の測定結果の１０００倍分の時間長の波形が記録されている。
【０１００】
図１２は、トラック制御がオフの状態におけるトラック誤差信号（ＴＥＳ）の測定結果（ａ）と、トラック制御がオンの状態におけるトラック誤差信号（ＴＥＳ）の測定結果（ｂ）とを示す図である。ここで、信号１２Ａ、及び１２Ｂは、それぞれ再生信号ＲＦ２、及び（１６）式の演算後、低域通過フィルタを通過したトラック誤差信号（ＴＥＳ）である。このようにトラック制御をオンにした図１２（ｂ）の測定結果からトラック制御の動作を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明を適用した光学系の一例を示す図である。
【図２】本発明に適用される液晶を用いた開口制限素子の例を示す図である。
【図３】本発明に適用される液晶球面収差補正素子の例を示す図である。
【図４】本発明に適用されるサーボ誤差信号検出用の８分割受光素子の例を示す図である。
【図５】略円形ビーム照射時における多分割受光素子上の受光強度分布を模式的に示す図である。
【図６】線状ビーム照射時における多分割受光素子上の受光強度分布を模式的に示す図である。
【図７】半導体レーザの出力値制御を行う出力制御回路を示すブロック図である。
【図８】線状ビームを生成する液晶素子の例を示す図である。
【図９】本発明に適用される信号処理回路の構成例を示すブロック図である。
【図１０】トラック誤差信号の測定結果（その１）を示す図である。
【図１１】トラック誤差信号の測定結果（その２）を示す図である。
【図１２】トラック制御によるトラック誤差信号の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１  光ディスク、１２  半導体レーザ、１３  コリメータレンズ、１４  光学素子、１５  １／２波長板、１６  偏光ビームスプリッタ、１７  集光レンズ、１８  発光出力検出用受光素子、１９  補正素子、２０  １／４波長板、２１  対物レンズ、２２  １／２波長板、２３  偏光ビームスプリッタ、２４  集光レンズ、２５  マルチレンズ、２６  サーボ誤差信号検出用受光素子、２７  集光レンズ、２８  受光素子
【図１】
2007066492.tif 000023
【図２】
2007066492.tif 000024
【図３】
2007066492.tif 000025
【図４】
2007066492.tif 000026
【図５】
2007066492.tif 000027
【図６】
2007066492.tif 000028
【図７】
2007066492.tif 000029
【図８】
2007066492.tif 000030
【図９】
2007066492.tif 000031
【図１０】
2007066492.tif 000032
【図１１】
2007066492.tif 000033
【図１２】
2007066492.tif 000034